Borrkärnor

För att studera tillståndet hos beläggningen efter åtta års trafik togs i augusti 1998 ett antal borrkämor som har undersökts på laboratoriet. Från respektive sträcka togs 10 prov med diametern 100 mm. Åtta av proverna togs där den tunga trafiken hade gått (i kanten av höger spår) och två prov togs mellan hjulspåren. Proven var i gott skick och inga trasiga eller skadade kärnor erhölls vid provtagningen.

Besiktning av borrkärnor 1, HABS 16 3, Stabinor 16 5, Stabinor 16 7, Stabinor 16 8, Stabinor 16 10, Stabinor 20

Lite stensläpp och enstaka krossade stenar förekom. Ej flisiga stenar. Bruket låg inte så nära ytan. Tät yta.

Bruket var nära stentoppama vilket gjorde att proverna såg täta ut. Inga stensläpp förekom. Enstaka spräckta och flisiga stenar förekom.

Inga stensläpp. Krossade stenar förekom men ej rikligt. Enstaka flisiga stenar syntes. Proverna såg täta ut på grund av rikligt med bruk.

Tät yta. Bruket var nära stentoppama. Inget stensläpp, krossade eller flisiga stenar kunde iakttas.

Krossade stenar förekom. Dessa var flisiga. Inget stensläpp iakttogs. Proverna såg däremot ”torra” ut jämfört med proverna från de övriga sträckorna.

Krossad sten förekom men de var inte flisiga. Inget stensläpp iakttogs.

Beläggningstjocklek

Tabell 5 Slitlagertjocklekar på borrkärnorna.

Sträcka Beläggningstj ocklek i spår mellan spår mm mm 1 40 40 3 41 48 5 33 36 7 34 35 8 36 36 10 46 48 Laboratorieprovning

Borrproven har analyserats med avseende på: • Hålrum

• Bindemedelshalt och komkurva • Beständighet (vidhäftning) • Pressdraghållfasthet

Analyserna av återvunnet (bindemedelsåterstoden) bindemedel omfattade följande:

• Penetration vid 25°C enl. FAS Metod 337 • Mjukpunkt, KoR, enl. FAS Metod 338

• Elastisk återgång vid 10°C enligt Vl-instruktion P2.105 (för de polymermodifierade bindemedlen)

Bindemedelshalt och komkurva

Analyser med avseende på bindemedelshalt (FAS Metod 404) och komkurva (FAS Metod 221) utfördes på borrkämor tagna i hjulspår. På grund av att antalet borrkämor var begränsat utfördes analysen genom enkelprov av två sammanslagna borrprov. Resultaten redovisas i figurerna 21-22 och tabell 6.

Figur 21 Komstorleksfördelningen fö r A B S 16 och Stabinor 16. Som jämförelse

framgår gränskurvorna i VÅG

Figur 22 Kornstorleksfördelningen fö r Stabinor 22. Som jämförelse har

gränskurvorna i VÅG 94 lagts in.

Tabell 6 Bindemedelshalterna fö r de olika sträckorna.

Sträcka Massatyp Bindemedelshalt

Borrkarnor % Enligt recept % 1 ABS 16, PmB20 5,8 5,7 3 ABS 16, Vestoplast 6,3 5,7(+0,5) 5 Stabinor 16, B85 6,2 6,1 7 Stabinor 16, B85 6,1

6,0

Borrkämoma erhöll bindemedelshalter mycket nära arbetsrecepten. Förmodligen har Vestoplast lösts upp vid extraktionen och på så sätt tvättats bort tillsammans med bitumenet. Enligt uppgift bör inte Vestoplast lösas upp vid extraktionen och i så fall tyder resultatet på att bindemedelshalten enligt arbetsreceptet legat på en högre nivå än vad som anges i tabell 6.

Komkurvorna låg enligt analyserna, med något undantag, innanför gränskurvorna för ABS 16 och 20. De grövre fraktionerna ligger i det övre registret, vilket sannolikt förklaras av att materialet erhållet en del nedkrossning förorsakad av trafiken (dubbarna) och i viss mån av borrningen.

Redovisade komkurvor och bindemedelshalter är inte korrigerade med avseende på borrningen och sågningen av ändytoma. Om detta görs blir bindemedelshalten ca 0,1 procentenheter högre.

Hålrum

Hålrumshalten (FAS metod 427) undersöktes på samtliga borrkämor. Resultaten redovisas i tabell 7 . 1 figur 23 jämförs borrkämoma med redovisade hålrumshalter enligt arbetsrecepten.

Figur 23 Jämförelse av hålrumshalt mellan borrkärnor och arbetsrecept (massaprov).

Tabell 7 Hålrumshalten hos borrkärnorna. Medelvärden av 10 prov.

Sträcka Massatyp Kompakt­

densitet g/cm3 Hålrum Vikt -% 1 ABS 16, PmB20 2,448 0,6 3 ABS 16, Vestoplast 2,430 0,2 5 Stabinor 16 2,445 0,4 7 Stabinor 16 2,429 0,5 8 Stabinor 16 2,470 0,7 10 Stabinor 20 2,465 0,7 VTI notat 23-1999

Kommentarer:

Hålrumshalterna ligger för samtliga sträckor på mycket låga nivåer. Det lägsta hålrummet, 0,2 vol-%, uppvisar sträckan med inblandning av Vestoplast (sträcka 3) och de högsta värdena, 0,7 %, finns på sträckorna 8 och 10.1 de flesta fall var skillnaden liten mellan proven tagna i och mellan hjulspåren. På sträckorna 8 och 10 var dock hålrumshalten lägre i spår än mellan (0,3 resp. 2,1 % för sträcka 8 och 0,4 resp. 1,9 % för sträcka 10).

Jämförs borrkämoma med de redovisade hålrumshalterna i arbetsrecepten är skillnaden mycket stor, vilket innebär att beläggningen erhållit en avsevärd efterpackning. Hålrummen på nylagd beläggning är inte kända men om packningen utförts på normalt sätt (då detta var en prowäg bör man ha varit noga med packningen) bör de ha legat på samma nivåer som arbetsrecepten. De låga hålrumshalterna som uppmätts efter åtta års trafik visar att slitlagren från början inte varit stabila eller fardigpackade eftersom de i så hög grad kunnat packas till av trafikarbetet. Trots de låga hålrumshalterna har inte plastiska deformationer uppkommit (tendenser finns i början av sträcka 1 men har inte undersökts närmare). Detta tyder på att beläggningen med tiden erhållit ett stabilt stenskelett som förhindrat materialomlagringar trots en del mycket varma somrar under mätperioden och extremt spårbunden, tung trafik (smalt körfalt, 3,4 m).

Resultaten från Åbro är inte unika utan även andra, lite äldre beläggningar av typ ABS, har uppvisat låga hålrumshalter. Vid de skadeutredningar som gjordes 1997 (VTI notat 4-98) erhölls överlag hålrumshalter på 1,0-1,5 vol-% för oskadade ABS-beläggningar medan de skadade uppvisade värden över 4,0-5,0 vol-%. I detta fall ligger dock hålrumshalterna på en ytterligare lägre nivå, <1,0 vol-%. De krav som finns i VÄG 94 avser Marshallpackade prov av massa och borrkämor från nylagda beläggningar. Några krav på äldre, trafikerade beläggningar finns inte. Vid val av nästa åtgärd bör de låga hålrumshalterna beaktas, speciellt om beläggningen skall läggas över eller remixas. Vid dessa val bör stabiliteten undersökas genom provningar på borrkämor (om det går).

Sannolikt är det kombinationen låg hålrumshalt och hög bindemedelshalt som är kritisk ur deformationssynpunkt. I detta fall ligger bindemedelshalterna på relativt låga nivåer. Även bitumenets hårdhet bör beaktas vid riskanalysen. Vid Åbro har åldringen av bindemedlen varit måttliga (fortfarande relativt mjuka) och är därför inte förklaringen till att beläggningen klarat sig så bra trots de låga hålrummen.

Pressdraghållfasthet och beständighet

Pressdraghållfastheten vid 10°C bestämdes för tre prov tagna i spår samt för de två proven tagna mellan spåren. Utöver de tre torra proverna bestämdes pressdraghållfastheten för tre vattenlagrade prov och vidhäftningstalen bestämdes. Analyserna utfördes enligt FAS Metoderna 446 och 449. Vattenmättnadsgraden var i samtliga fall nära 100%. Resultaten från analyserna redovisas i figurerna 24- 26.

Figur 24 Pressdraghållfastheten vid 1 0 X för prov tagna i och mellan spår.

Figur 25 Pressdraghållfastheten vid 10X1 fö r torr- respektive våtlagrade

provkroppar.

Figur 26 Sammanställning över vidhäftningstalen.

Kommentarer:

Studeras pressdraghållfastheten på proven från hjulspåren ligger den mellan 1600- 2600 kPa med det lägsta värdet för sträcka 1 (PmB) och det högsta för sträcka 10 (Stabinor 20). Sträcka 3, som också innehåller modifierat bindemedel, uppvisar värden i nivå med flera av sträckorna med konventionellt bindemedel. Pressdraghållfastheten ligger också högre för proven tagna i spåren jämfört med de som tagits mellan spåren och skillnaden är som störst för de sträckor som uppvisade de högsta skillnaderna i hålrumshalt (sträckorna 8 och 10) mellan och i hjulspår.

Vidhäftningstalen ligger på en relativt låg nivå, speciellt om jämförelser görs med nytillverkade massor. Vattenmättnadsgraden har vid provningen varit nära 100 % men vid så låga hålrumshalter som var fallet kommer inte mycket vatten in i provet. Relativt tunna borrkämor (som här är fallet) brukar få höga vattenmättnadsgrader på grund av att vatten lätt kan tränga in i provet som vid testet har tre sågade ytor. Vid test av labtillverkade provkroppar av massa är oftast provkroppen högre och ytorna feta och hydrofoba (vattenfrånstötande).

Lägst vidhäftningstal, 40 %, erhöll sträcka 8 (poriyr) som vid besiktningen uppvisade mer stensläpp än övriga sträckor. Sträcka 10 erhöll 54 % i vidhäftningstal. Sträckorna med modifierade bindemedel (sträcka 1 och 3) uppvisade vidhäftningstal på 63 % respektive 56 %. Högst vidhäftningstal erhöll sträckorna 5 och 7 (konventionellt B85) med vidhäftningstal på 66 % respektive 67 %.

De sträckor som vid besiktningen gav de sämsta intrycken har också erhållit de lägsta vidhäftningstalen. På dessa sträckor förekom en del separationer och stensläpp. Sträckorna med polymermodifierade bindemedel ligger inte lägre än de

med konventionellt bindemedel om samma typ av stenmaterial och stenstorlek jämförs.

Analyser på återvunnet bindemedel

Bindemedel har återvunnits ur borrproverna genom kallextraktion med diklormetan och rotationsindunstare enligt FAS Metod 419. Bindemedelsåterstoden analyserades med avseende på:

• Penetration vid 25°C enligt FAS Metod 337 • Mjukpunkt, KoR enligt FAS Metod 338

• Elastisk återgång vid 10°C enligt VI- instruktion P2.105

Elastisk återgång bestämdes för de bitumen som innehöll polymerbitumen (sträcka 1 och 3). Analysen går i korthet ut på att under en bestämd tid bestämma återgången hos ett prov som dras ut 20 cm och klipps av. Resultaten från analyserna redovisas i tabell 8 och figurerna 27-28. Enskilda delresultat redovisas i bilaga 4.

Tabell 8 Resultat av bindemedelsanalyserna.

Sträcka Massatyp Penetration

vid 25°C 0,1 mm Mjukpunkt KoR °C Elastisk återgång % 1 ABS 16 83 69,0 83

3 ABS 16 57 52,5 Gick ej att

utföra! 5 Stabinor 16 62 55,5 - 7 Stabinor 16 54 53,0 - 8 Stabinor 16 64 51,0 - 10 Stabinor 20 67 50,5 - VTI notat 23-1999

Figur 27 Penetrationen fö r det återvunna bindemedlet. Den streckade linjen

anger bindemedlets ursprungliga penetration (gäller ej fö r sträcka 1)

Figur 28 Mjukpunkten fö r det återvunna bindemedlet.

Kommentarer:

Penetrationen visar att bindemedelsåldringen legat på en måttlig nivå och kan ej

sägas vara onormalt stor (snarare tvärtom). Sträckorna med B85 (sträcka 5, 7, 8 och 10) erhöll värden mellan 54 och 67. Sträckan med Vestoplast (sträcka 3) erhöll ett penetrationsvärde på 57 dvs. likvärdigt med det konventionella

bindemedlet (B85). Sträcka 1 med PmB20 erhöll ett högre penetrationsvärde på 83.

Mjukpunkten låg mellan 50,5 (str 10) och 55,5°C (str 5) för de konventionella

bindemedlen (B85). För sträckan med Vestoplast + B85 låg mjukpunkten på 52,5°C och för PmB 69,0°C.

Den elastiska återgången för sträcka 1 (PmB20) uppmättes till 83%. För sträckan med Vestoplast + B85 gick inte elastisk återgång att mäta på grund av att bindemedlet var för sprött. Proverna gick av innan de var utdragna till den längd som anges i metoden.

Inget av bindemedlen verkar ha åldrats så pass mycket att de negativt försämrat beläggningens egenskaper. Bindemedlet innehållande Vestoplast verkar enligt resultaten från analyserna ha motsvarande egenskaper som konventionell B85. PmB20 avviker dock markant från övriga och har mer elastiska och mjuka egenskaper, eventuellt för mjuka med tanke på att deformationer förekommit på sträckan. En viktig förklaring till att bindemedlen inte åldrats mera är de låga hålrumshalterna som förhindrar oxidering.